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08.09.2017

Nano-Absorber fürs Laserschweißen

Perfektes Fügen von textilen und polymeren Materialien

Beim Laserschweißen als zukunftsweisender Fügetechnik für neue, anspruchsvolle Verbundmaterialien fallen auf Anregung der Textilforschung demnächst weitere Einsatzgrenzen. Bereits Ende 2018 sollen nanokristalline Absorber zur Verfügung stehen, durch die sich die Bandbreite der laserschweißbaren textilen und polymeren Materialien entscheidend erhöht.

Ob Airbags, technische Textilien, Papierfilter, Biomaterialien oder lichtlenkende Folien: Das Laserschweißen als effektiver industrieller Fügeprozess war bisher für diese Einsatzfelder nur bedingt tauglich. Der Grund: Die im Prozess eingesetzten Zusatzstoffe erfüllten oft nicht die hohen technischen Anforderungen, wenn es um Absorption, toxikologische Unbedenklichkeit und verfärbungsfreie Fügestellen ging.

Nahinfrarot-Absorber wandeln Energie effizient um

Lanthanhexaborid: Als Zusatzstoff erweitern die Nanokristalle die Einsatzbreite des Laserschweißens (© Sindlhauser Materials)

Vor diesem Hintergrund haben Forscher des DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien (Aachen) neuartige Nahinfrarot-Absorber (Near Infrarot, NIR) aus nanokristallinen Teilchen entwickelt, darunter die Type Lanthanhexaborid (LaB6) zum Verschweißen und Markieren von Kunststoffen und daraus hergestellten Textilien aller Art. Sie eignen sich sowohl für das Direkt- als auch das Durchstrahlschweißen, weil sie Infrarotlicht punktgenau in Wärme umwandeln.

Erst durch den Einsatz dieser Hilfsstoffe, die als Dispersion auf das zu fügende Material aufgetragen oder über eine Polymerschmelze als Fasern oder Folien in das Textil appliziert werden können, lassen sich unterschiedliche Materialien für neue Verbundwerkstoffe hochfest zusammenfügen. Im Ergebnis entstehen unsichtbare feste, flexible und dichte Nähte von solchen Polymermaterialien (Textilien, Folien, Verbundwerkstoff-Bauteile), die bisher nicht oder in ungenügender Qualität geschweißt werden konnten.

Auch zur Erhöhung der Fälschungssicherheit könnten die nanopartikulären Teilchen dienen: Sicherheitsrelevante Kunststoffe und Textilien lassen sich mit ihnen markieren, um Produktpiraterie zu erschweren. Darüber hinaus lassen sie sich auch als Zusatz in Beschichtungen für licht- und wärmeabschirmende Funktionen einsetzen.
Transfer in die industrielle Praxis angeschoben

Nach Informationen von DWI-Projektleiterin Dr. Karin Peter soll mit dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Anschlussprojekt NanoLaB 2018 die Überleitung in die industrielle Praxis erfolgen. Bis dahin sollen die Herstellung nanokristalliner Absorber auf Basis des Elements Lanthan sowie der industriell anwendbare Prozess dieser Grundlage „stehen“. Als künftiger Lieferant der Absorbermaterialien koordiniert die in Kempen ansässige Sindlhauser Materials GmbH diese Arbeiten. (kk)

zusätzliche Links

Weitere Informationen finden Sie beim DWI .

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